DE19900116C2 - Device for generating fuel gas by allothermic gasification of biomass - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung, Pyrolyse und Verga­ sung von biogenen Einsatzstoffen und insbesondere zur Erzeugung von Brenngasen (Synthesegas oder Pyrolysegas) mit einem Heizwert von min­ destens 8000 bis 10000 kJ/kg.The invention relates to a device for drying, pyrolysis and Verga solution of biogenic feedstocks and in particular for the production of Fuel gases (synthesis gas or pyrolysis gas) with a calorific value of min at least 8000 to 10000 kJ / kg.

Die energetische Nutzung biogener Einsatzstoffe ist derzeit weitgehend auf die Verbrennung beschränkt. Die Technologien zur Vergasung sind auf die Erzeugung von Schwachgasen mit einem Heizwert unter 6000 kJ/kg aus­ gerichtet. Diese Gase sind jedoch für eine Nutzung z. B. in Gasturbinen oder Brennstoffzellen nicht geeignet.The energetic use of biogenic feedstocks is currently largely open limited combustion. The technologies for gasification are based on that Generation of weak gases with a calorific value below 6000 kJ / kg directed. However, these gases are for use e.g. B. in gas turbines or fuel cells are not suitable.

Um Gase mit einem Heizwert von 8000 bis 10000 kJ/kg zu erzeugen, muß eine sogenannte allotherme Vergasung durchgeführt werden. Dazu ist es erforderlich, dem zu vergasenden Brennstoff ausreichend externe Wär­ me auf einem hohen Temperaturniveau von 500 bis 900 Grad Celsius zu­ zuführen, was bisher mit einem hohen technischen Aufwand verbunden ist.To generate gases with a calorific value of 8000 to 10000 kJ / kg, a so-called allothermic gasification must be carried out. Is to it is necessary that the fuel to be gasified has sufficient external heat me at a high temperature level of 500 to 900 degrees Celsius perform what was previously associated with a high level of technical effort is.

Ein wesentliches Vergasungsverfahren mit großer Einsatzbreite ist das Wirbelschichtverfahren. Mit diesem Verfahren können auch kleinere Anla­ gen wirtschaftlich betrieben, jedoch keine hochkalorischen Gase erzeugt werden. This is an essential gasification process with a wide range of uses Fluidized bed process. This procedure can also be used for smaller plants operated economically, but does not produce high-calorie gases become.  

Für die allotherme Vergasung in Wirbelschichten werden derzeit im We­ senlichen folgende Verfahren und Vorrichtungen untersucht.For allothermal gasification in fluidized beds, we are currently The following methods and devices were examined.

Batelle-VergaserBattelle carburetors

Beim Batelle-Vergaser (zweistufige Wirbelschichtvergasung) wird die Reak­ tionswärme für die Wirbelschicht in einer externen Wirbelschichtverbren­ nung erzeugt. Die Übertragung der Wärme erfolgt durch Austausch des heißen Sandbettes und ist daher mit einem hohen technischen Aufwand verbunden, vergl. Peter Jansen, Thermische Vergasung von nachwach­ senden Roh- und organischen Reststoffen; Institutsberichte der Bundesan­ stalt für Landwirtschaft, Braunschweig, 1997.With the Batelle carburettor (two-stage fluidized bed gasification) the reak heat for the fluidized bed in an external fluidized bed generated. The heat is transferred by exchanging the hot sand bed and is therefore with a high technical effort connected, cf. Peter Jansen, thermal gasification of nachwach send raw and organic residues; Federal Institute Reports Stalt für Landwirtschaft, Braunschweig, 1997.

DMT-VergaserDMT gasifier

im DMT-Vergaser soll ein wesentlicher Teil der für die Vergasung notwen­ digen Wärme dadurch eingebracht werden, daß für die Fluidisierung über­ hitzter Wasserdampf mit einer Temperatur von 750°C verwendet wird. Zusätzlich sollen für die Vergasung von Biomasse Wärmetauscherrohre durch das Wirbelbett geleitet werden, durch die Rauchgas mit einer Tem­ peratur von 1150°C strömt. Der Nachweis, daß mit dieser Vorrichtung Heizwerte von ca. 10000 kJ/kg erzielbar sind, erscheint nach dem derzei­ tigen Kenntnisstand kaum möglich. Vorrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind in den Dokumenten US 5,064,444 und 5,439,491 offenbart.In the DMT carburetor, a substantial part of that required for gasification heat can be introduced by using for fluidization heated steam at a temperature of 750 ° C is used. In addition, heat exchanger tubes are intended for the gasification of biomass be passed through the fluidized bed through which flue gas with a tem temperature of 1150 ° C flows. Evidence that with this device Calorific values of approx. 10000 kJ / kg can be achieved, appears after the current current level of knowledge hardly possible. Devices based on this principle work are disclosed in documents US 5,064,444 and 5,439,491.

Zur Erhöhung des chemischen Umsatzes wurde daher versucht, den Wär­ meeintrag in das Wirbelbett durch den Einsatz von Pulsbrennern zu erhö­ hen, wie in dem Dokument US 5,306,481 offenbart. Dieser Weg ermög­ licht prinzipiell einen höheren Wärmeeintrag und somit einen chemischen Umsatz, der für eine allotherme Vergasung erforderlich ist. Der Einsatz von Pulsbrennern ist jedoch relativ aufwendig. To increase the chemical turnover, attempts were therefore made to remove the heat Increase the entry into the fluidized bed by using pulse burners hen as disclosed in document US 5,306,481. This way enables principally a higher heat input and thus a chemical Conversion required for allothermic gasification. The use of However, pulse burners are relatively expensive.  

Aus DE 32 22 653 C1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse in Form von Holz unter Einsatz von Wasserdampf in einer Wirbelschicht bei einer Reaktionstemperatur von etwa 700°C bekannt. Aus DE 29 03 985 A1 ist es bekannt, bei der Vergasung von Kohle oder Koks in einer Wirbelschicht ablaufende Vergasungs- und Verbrennungsprozesse thermisch mittels Wärmeübertrager zu koppeln. In der GB 1 599 398, die sich ebenfalls mit der Vergasung von Kohle oder Koks befaßt, wird hierzu vorgeschlagen, den Wärmeeintrag und den Wärme austrag in und aus Wirbelschichten mittels Heatpipes bzw. Wärmeleitrohren zu bewerkstelligen. Die spezifischen Probleme bei der Vergasung von Biomasse sind in den Druckschriften DE 29 03 985 A1 und GB 1 599 398 nicht angesprochen.DE 32 22 653 C1 describes a device for generating of fuel gas by allothermic gasification of biomass in Form of wood using steam in one Fluid bed at a reaction temperature of around 700 ° C known. From DE 29 03 985 A1 it is known in the Gasification of coal or coke in a fluidized bed ongoing gasification and combustion processes thermally to couple by means of heat exchangers. In GB 1 599 398, which also deals with the gasification of coal or coke concerned, it is proposed that the heat input and the Discharge of heat in and out of fluidized beds by means of heat pipes or heat pipes. The specific Problems with the gasification of biomass are in the Publications DE 29 03 985 A1 and GB 1 599 398 do not addressed.

Demzufolge ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte und insbe­ sonders einfache Vorrichtung zur Vergasung von biogenen Einsatzstoffen und insbesondere zur Erzeugung von Brenngasen mit einem Heizwert von mindestens 8000 bis 10000 kJ/kg bereitzustellen, wobei die Vorrichtung auch zur Trocknung oder zur Pyrolyse verwendbar sein soll.Accordingly, it is the object of the invention to provide an improved and in particular particularly simple device for the gasification of biogenic feedstocks and in particular for the production of fuel gases with a calorific value of to provide at least 8000 to 10000 kJ / kg, the device should also be usable for drying or pyrolysis.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.The object is achieved with a device according to claim 1.

Nach Anspruch 1 werden für den Wärmeeintrag in die zu behandelnde Biomasse Wärmeleitrohre, sogenannte "Heat-pipes" eingesetzt. Verglichen mit einem von heißem Rauchgas durchströmten Rohr oder einem Vollstab aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Kupfer, weisen Wärmeleitrohre nach dem Heat-pipe-Prinzip wesentlich bessere Wärme­ übertragungseigenschaften auf.According to claim 1 for the heat input into the to be treated Biomass heat pipes, so-called "heat pipes" are used. Compared with a pipe through which hot flue gas flows or a solid rod made of a material with high thermal conductivity, such as. B. copper Heat pipes on the heat pipe principle much better heat transmission properties on.

Nach Anspruch 2 wird als Wärmequelle eine Verbrennungsvorrichtung mit einem Wirbelschichtbett vorgesehen. Mit Wirbelschichtbetten kann eine gute Wärmeübertragung auf die Wärmeaufnahmeabschnitte der Wärme­ leitrohre bewirkt werden. In der Wirbelschicht können geeignete, aber un­ terschiedlichste, im Prozeß gerade anfallende Materialien verbrannt wer­ den.According to claim 2, a combustion device as a heat source provided a fluidized bed. With fluidized bed, one can good heat transfer to the heat absorbing sections of the heat guide tubes can be effected. Suitable, but un A wide variety of materials that are just being burned in the process the.

Nach Anspruch 3 ist das Wirbelschichtbett für die Verbrennung von Bio­ masse ausgelegt. Falls keine anderen Heizmaterialien anfallen oder zur Ver­ fügung stehen, ist es zweckmäßig, einen Teil der zu verarbeitenden Bio­ masse oder den bei der Pyrolyse anfallenden Restkoks zu verbrennen.According to claim 3, the fluidized bed for the combustion of bio mass designed. If there are no other heating materials or for ver it is advisable to use part of the organic to be processed mass or burn the residual coke from pyrolysis.

Nach Anspruch 4 wird zur Wärmeerzeugung an Stelle der Wirbelschicht ein Heißgaserzeuger als Wärmequelle eingesetzt. In dem Heißgaserzeuger kann sowohl ein Teil des erzeugten Gases als auch ein anderes, im Prozeß gerade anfallendes Gas verbrannt werden. According to claim 4 is used to generate heat in place of the fluidized bed a hot gas generator used as a heat source. In the hot gas generator can both a part of the gas produced and another, in the process gas that is currently being burned.  

Nach Anspruch 5 ist der Vergaser ein druckaufgeladener Vergaser, der insbesondere für den Einsatz im Zusammenwirken mit Gasturbinen vorteil­ haft ist, da das produzierte Gas bereits den für die Gasturbine erforderli­ chen Arbeitsdruck aufweist und der Vergasungsprozeß begünstigt wird.According to claim 5, the carburetor is a pressure-charged carburetor particularly advantageous for use in conjunction with gas turbines is because the gas produced is already the required for the gas turbine Chen working pressure and the gasification process is favored.

Nach Anspruch 6 sind die Wärmeabgabeabschnitte der Wärmeleitrohre so dimensioniert und angeordnet, um aufsteigende Blasen, die durch den Ein­ trag von Dampf, Luft, Rauchgas oder Sauerstoff im Wirbelschichtbett ent­ stehen, weitgehend zu dispergieren. Die Entstehung und die nachteilige Wirkung dieser Blasen im Wirbelschichtbett sind dem Fachmann bekannt. Im Vergleich zu Rauchgasrohren haben die Wärmeleitrohre nach dem Heat- pipe-Prinzip einen geringeren Durchmesser. Es ist somit gegenüber den Rauchgasrohren mit größerem Durchmesser leichter möglich, durch vorbe­ stimmte konstruktive Anordnung eine weitgehende Dispergierung der Bla­ sen zu bewirken. Eine konkrete Anordnung kann nicht angegeben werden, da in jedem speziellen Fall die Geometrie des Wirbelschichtbetts und ande­ re Abmessungen sowie Prozeßparameter zu berücksichtigen sind. Der Fachmann wird jedoch an Hand weniger Optimierungsversuche die, best­ mögliche Anordnung für eine optimale Dispergierung ermitteln können.According to claim 6, the heat dissipation sections of the heat pipes are so dimensioned and arranged to ascending bubbles caused by the one release of steam, air, flue gas or oxygen in the fluidized bed are largely dispersed. The emergence and the disadvantageous The effect of these bubbles in the fluidized bed is known to the person skilled in the art. In comparison to flue gas pipes, the heat pipes after the heat pipe principle a smaller diameter. It is therefore against the Flue gas pipes with a larger diameter are easier to do by constructive arrangement agreed a broad dispersion of the Bla effect. A specific arrangement cannot be given because in every special case the geometry of the fluidized bed and others re dimensions and process parameters must be taken into account. The However, with the help of a few optimization attempts, the specialist will determine the best possible arrangement for optimal dispersion can determine.

Nach Anspruch 7 sind im Wirbelbett der Vergasungsvorrichtung zusätzlich elektrische Heizelemente vorgesehen. Der Vorteil elektrischer Heizelemente besteht darin, daß diese Heizelemente auch für sehr hohe Heizleistungen zu Verfügung stehen und mit wenig technischem Aufwand eine genaue Temperaturregelung möglich ist. Daher werden die elektrischen Heizele­ mente bevorzugt beim Anfahren des Vergasers eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, die Heizelemente als Zusatzheizung zu betreiben, um den Vergasungsprozeß sehr präzise zu steuern.According to claim 7 are in the fluidized bed of the gasification device in addition electrical heating elements provided. The advantage of electric heating elements is that these heating elements also for very high heating outputs are available and accurate with little technical effort Temperature control is possible. Therefore, the electric heater elements preferably used when starting the carburetor. However, it is also possible to operate the heating elements as additional heating to the To control the gasification process very precisely.

Zur weiteren Verbesserung des Vergasungsprozesses kann katalytisch wirkendes Bettmaterial vorgesehen werden.To further improve the gasification process can be catalytic acting bed material are provided.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments in Connection explained with the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer er­ sten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 1 shows a perspective sectional view of a he most embodiment of the invention.

Fig. 2 zeigt eine schematische Funktionsdarstellung der Aus­ führungsform von, Fig. 1. Fig. 2 shows a schematic functional representation of the imple mentation of form, to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vergasungsvorrichtung. Fig. 3 shows a second embodiment of the gasifier according to the invention.

Fig. 4A bis D zeigen verschiedene Varianten der räumlichen Anord­ nung einer Vergasungsvorrichtung 1 und einer Heizvor­ richtung 3. FIGS. 4A-D show different variants of the spatial Anord voltage of a gasification apparatus 1 and a device 3 Heizvor.

Fig. 5A bis F zeigen den prinzipiellen Aufbau der Wärmeleitrohre (Heat-pipes). FIGS. 5A-F show the basic structure of the heat pipes (heat-pipes).

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vergasungsvorrichtung. Eine Wirbelschicht-Vergasungsvorrichtung 1 mit einem Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 und eine Wirbelschicht-Verbren­ nungsvorrichtung 3 mit einem Wirbelschicht-Verbrennungsbett 4 sind un­ mittelbar angrenzend angeordnet. Das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 und das Wirbelschicht-Verbrennungsbett 4 sind über Wärmeleitrohre (Heat-pi­ pes) 5 thermisch gekoppelt. Die Wärmeleitrohre 5 sind mit einem für einen Temperaturbereich zwischen 300°C und 1000°C geeigneten Arbeitsfluid gefüllt, wobei im Temperaturbereich von 300°C vorzugsweise Quecksil­ ber und im Temperaturbereich bis 1000°C vorzugsweise Natrium, Kalium oder Lithium eingesetzt werden. Über eine Zuführeinrichtung 6 wird eine zu verbrennende Biomasse 7 durch ein Fallrohr 8 dem Wirbelschicht- Verbrennungsbett 4 zugeführt. Die Zuführung erfolgt ausgehend von ei­ nem Brennstofftrichter 9 mittels einer Förderschnecke 10 zu einer Zellen­ radschleuse 11. Analog dazu wird dem Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 mittels einer Zuführeinrichtung 12 die zu vergasende Biomasse 13 zuge­ führt. Figs. 1 and 2 show a first embodiment of the inventive SEN gasifier. A fluidized bed gasification device 1 with a fluidized bed gasification bed 2 and a fluidized bed combustion device 3 with a fluidized bed combustion bed 4 are arranged un directly adjacent. The fluidized bed gasification bed 2 and the fluidized bed combustion bed 4 are thermally coupled via heat pipes (Heat-pi pes) 5 . The heat pipes 5 are filled with a working fluid suitable for a temperature range between 300 ° C. and 1000 ° C., preferably mercury in the temperature range from 300 ° C. and sodium, potassium or lithium are preferably used in the temperature range up to 1000 ° C. Via a feed device 6 , a biomass 7 to be burned is fed to the fluidized bed combustion bed 4 through a downpipe 8 . The supply takes place from egg nem fuel funnel 9 by means of a screw conveyor 10 to a cell wheel lock 11th Analogously to this, the fluidized bed gasification bed 2 is supplied with the biomass 13 to be gasified by means of a feed device 12 .

Am unteren Endabschnitt der Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung 3 ist eine Luft/Sauerstoff-Zuführung 14 vorgesehen. Über ein Düsensystem 15 wird Luft oder ein Luft/Sauerstoff-Gemisch in das Wirbelschicht- Verbrennungsbett 4 eingetragen. Analog dazu ist am unteren Endabschnitt der Wirbelschicht-Vergasungsvorrichtung 1 eine Dampf/Luft-Zuführung 16 vorgesehen, wobei auch Rauchgas oder Sauerstoff eingesetzt werden kann. Über ein Düsensystem 17 wird das Gas oder der Dampf oder ein Gemisch in das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 eingetragen. Der Dampf wird vorzugsweise mittels eines Wärmetauschers 19 erzeugt, in welchem die Wärme des Rauchgases der Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung 3 zum Verdampfen und zum Überhitzen von Wasser genutzt wird.An air / oxygen supply 14 is provided at the lower end section of the fluidized bed combustion device 3 . Air or an air / oxygen mixture is introduced into the fluidized bed combustion bed 4 via a nozzle system 15 . Analogously to this, a steam / air supply 16 is provided at the lower end section of the fluidized bed gasification device 1 , it also being possible to use flue gas or oxygen. The gas or the steam or a mixture is introduced into the fluidized bed gasification bed 2 via a nozzle system 17 . The steam is preferably generated by means of a heat exchanger 19 , in which the heat from the flue gas of the fluidized bed combustion device 3 is used to evaporate and to overheat water.

Nachfolgend wird der Vergasungsprozeß beschrieben:
Das Wirbelschicht-Verbrennungsbett 4 wird mit der über das Düsensystem 14 eingetragenen Verbrennungsluft fluidisiert, so daß eine gute Durch­ mischung gewährleistet ist, die eine optimale Verbrennung des Brenn­ stoffs, z. B. der Biomasse, bewirkt. Die bei der Verbrennung auf das Bett­ material (z. B. Sand) übertragene Wärme wird über die Oberfläche der Wärmeleitrohrabschnitte 5a auf das Arbeitsfluid übertragen. Durch den Wärmeeintrag verdampft das Arbeitsfluid in diesen Abschnitten 5a und strömt in kühlere Abschnitte 5b der Wärmeleitrohre 5 im Bereich des Wir­ belschicht-Vergasungsbetts 2, wo es wieder kondensiert. Die dabei freige­ setzte Wärme wird auf das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 übertragen.The gasification process is described below:
The fluidized bed combustion bed 4 is fluidized with the combustion air entered via the nozzle system 14 , so that a good mixture is ensured, which ensures optimal combustion of the fuel, for. B. the biomass. The heat transferred to the bed material (e.g. sand) during combustion is transferred to the working fluid via the surface of the heat pipe sections 5 a. Due to the heat input, the working fluid evaporates in these sections 5 a and flows into cooler sections 5 b of the heat pipes 5 in the area of the fluidized-bed gasification bed 2 , where it condenses again. The heat released is transferred to the fluidized bed gasification bed 2 .

Über das Düsensystem 17 wird überhitzter Dampf eingebracht, um das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 zusätzlich zu erhitzen und zu fluidisieren. In Verbindung mit der von den Wärmeleitrohren eingebrachten Wärme wird eine Prozeßtemperatur von 500 bis 900°C erreicht. Diese hohe Prozeß­ temperatur führt zur Freisetzung der flüchtigen Bestandteile der Biomasse und zur partiellen Oxydation des in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoffs. Die Zugabe von überhitztem Dampf führt einerseits sowohl zur Erwärmung des Bettmaterials des Vergasers, als auch zur Reaktion des Kohlenstoffan­ teils der Biomasse zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff (Reformierung), als auch zur Bildung von Kohlendioxid und Wasserstoff aus dem entstandenen Kohlenmonoxid und dem Wasserdampf (CO₂-Shift). Das so gebildete hochkalorische Gas kann in einer nachgeschalteten Gasturbine, in einem Gasmotor oder in einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden. Das Verhältnis zwischen der elektrischen Leistung des Gesamtprozesses und der freigesetzten thermischen Leistung kann dabei dem Bedarf angepaßt werden, indem die Aufteilung der in einem Abhitzedampferzeuger produzierten Frischdampfmenge auf externe Wär­ meverbraucher und den Vergaser variiert wird. Es ist besonders vorteilhaft, daß der mittels der Wärmequelle produzierte Dampf entweder bis zu 100% für die Vergasung eingesetzt werden kann, d. h. für die Stromerzeugung mittels einer Brennstoffzelle oder einer Gasturbine, oder bis zu 100% für Heizzwecke, d. h. nur für Wärmeerzeugung.Superheated steam is introduced via the nozzle system 17 in order to additionally heat and fluidize the fluidized bed gasification bed 2 . In connection with the heat brought in by the heat pipes, a process temperature of 500 to 900 ° C is reached. This high process temperature leads to the release of the volatile constituents of the biomass and to the partial oxidation of the carbon contained in the biomass. The addition of superheated steam leads on the one hand to the heating of the bed material of the gasifier, as well as to the reaction of the carbon portion of the biomass to carbon monoxide and hydrogen (reforming), as well as to the formation of carbon dioxide and hydrogen from the carbon monoxide and water vapor (CO ₂ -Shift). The high-calorific gas formed in this way can be used in a downstream gas turbine, in a gas engine or in a fuel cell to generate electrical energy. The ratio between the electrical power of the overall process and the released thermal power can be adapted to the needs by varying the distribution of the quantity of live steam produced in a heat recovery steam generator to external heat consumers and the carburetor. It is particularly advantageous that the steam produced by means of the heat source can either be used up to 100% for gasification, ie for power generation using a fuel cell or a gas turbine, or up to 100% for heating purposes, ie only for heat generation.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver­ gasungsvorrichtung. Anstelle der Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung ist eine Flammenfeuerung 20 vorgesehen, in der ein Teil des erzeugten Gases wieder verbrannt wird, um die Wärmeaufnahmeabschnitte 5a der Wärmeleitrohre 5 zu erhitzen. Die prinzipielle Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform entspricht der der ersten Ausführungsform. Fig. 3 shows a second embodiment of the present invention gasungsvorrichtung Ver. Instead of the fluidized bed combustion device, a flame burner 20 is provided, in which part of the generated gas is burned again in order to heat the heat absorbing sections 5 a of the heat pipes 5 . The principle of operation of the second embodiment corresponds to that of the first embodiment.

Die Fig. 4A bis 4D zeigen verschiedene Anordnungen der Vergasungsvor­ richtung in Verbindung mit den Heizvorrichtungen. FIGS. 4A to 4D show various arrangements of the Vergasungsvor direction in conjunction with the heaters.

Nach Fig. 4A ist die Vergasungsvorrichtung 1 angrenzend neben der Heiz­ vorrichtung 3 angeordnet, und die Wärmeleitrohre 5 sind schräg angeord­ net, wobei die Wärmeaufnahmeabschnitte 5a tiefer liegen als die Wärme­ abgabeabschnitte 5b.According to FIG. 4A, the gasification apparatus 1 is adjacent next to the heating device 3 is arranged, and the heat pipes 5 are oblique angeord net, wherein the heat receiving portions 5 are a lower outlet sections than the heat-5 b.

Nach Fig. 4B ist die Vergasungsvorrichtung 1 oberhalb der Verbrennungs­ vorrichtung 3 angeordnet. In diesem Fall stehen die Wärmeleitrohre 5 senkrecht.According to FIG. 4B, the gasification apparatus 1 is above the combustion device 3 is arranged. In this case, the heat pipes 5 are vertical.

Nach Fig. 4C ist die Vergasungsvorrichtung 1 angrenzend neben der Heiz­ vorrichtung 3 angeordnet, wobei die Wärmeleitrohre 5 ringförmig ausge­ bildet sind.According to FIG. 4C, the gasification apparatus 1 is disposed adjacent next to the heating device 3, wherein the heat pipes 5 are annularly formed.

Nach Fig. 4D ist die Heizvorrichtung 3 konzentrisch um die Vergasungs­ vorrichtung 1 angeordnet.According to FIG. 4D, the heater 3 is concentric to the gasification apparatus 1 is disposed.

Für den Fachmann ist klar, daß auch Kombinationen der in Fig. 4 gezeigten Anordnungen möglich sind.It is clear to the person skilled in the art that combinations of the arrangements shown in FIG. 4 are also possible.

Die Fig. 5A bis 5D zeigen den prinzipiellen Aufbau der Wärmeleitrohre (Heat-pipes). FIGS. 5A to 5D show the basic structure of the heat pipes (heat-pipes).

Die Fig. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmeleitrohrs 5 mit einem kreisförmigen Querschnitt. An dem Wärmeaufnahmeabschnitt 5a und dem Wärmeabgabeabschnitt 5b sind zur Verbesserung des Wärme­ überganges Wärmetauscherrippen 5c angeordnet. Fig. 5A shows a perspective view of a heat pipe 5 having a circular cross-section. At the heat absorption section 5 a and the heat release section 5 b are arranged to improve the heat transfer heat exchanger fins 5 c.

Die Fig. 5B zeigt einen Längsquerschnitt durch ein mit Natrium gefülltes Wärmeleitrohr 5. Das innere Volumen des Wärmeleitrohrs 5 ist lediglich zu ca. 5% mit flüssigem Natrium gefüllt, d. h., das verbleibende Volumen von 95% ist Natriumdampf. Der Natriumdampf strömt gemäß der Pfeilrichtung in den kühleren Abschnitt 5b des Wärmeleitrohrs und kondensiert, wobei die von der Wärmequelle aufgenommene Wärme auf die Biomasse übertra­ gen wird. Um einen kreislaufartigen Wärmeaustausch zu bewirken, muß das kondensierte Natrium wieder in den heißen Abschnitt des Wärme­ leitrohrs befördert werden. Dazu werden verschiedene Maßnahmen vorge­ sehen, die nachfolgend dargestellt und erläutert werden. FIG. 5B shows a longitudinal cross section through a filled with sodium heatpipe. 5 The inner volume of the heat pipe 5 is only about 5% filled with liquid sodium, ie the remaining volume of 95% is sodium vapor. The sodium vapor flows according to the direction of the arrow in the cooler section 5 b of the heat pipe and condenses, the heat absorbed by the heat source being transferred to the biomass. In order to bring about a cycle-like heat exchange, the condensed sodium must be conveyed back into the hot section of the heat pipe. For this purpose, various measures are provided, which are shown and explained below.

Nach Fig. 5C sind an der Rohrinnenwand mehrere Lagen eines Metallge­ webes 20 angeordnet. Dieses Metallgewebe 20 hat die Wirkung eines Dochtes, d. h., das flüssige Natrium wird durch Kapillarkräfte in den hei­ ßen Abschnitt 5b des Wärmeleitrohrs 5 befördert, wo es erneut ver­ dampft.According to Fig. 5C several layers are on the tube inner wall of a tissue disorders Metallge 20. This metal mesh 20 has the effect of a wick, ie, the liquid sodium is transported by capillary forces into the hot section 5 b of the heat pipe 5 , where it evaporates again.

Anstelle des Metallgewebes 20 kann auch eine gesinterte, poröse Schicht eingesetzt werden, die die gleiche Wirkung hat.Instead of the metal mesh 20 , a sintered, porous layer can also be used, which has the same effect.

Die Fig. 5D zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmeleitrohrs, bei dem in der Rohrinnenwand rillenartige Vertiefungen 21 vorgesehen sind, in denen das kondensierte (flüssige) Natrium durch Kapillarwirkung zurück­ fließt. Anstelle der rillenartigen Vertiefungen 21 kann auch eine Kanüle 22 gemäß Fig. 5E (Kanüle vergrößert dargestellt) verwendet werden, welche die gleiche Wirkung hat. Fig. 5D shows another embodiment of a heat pipe, are provided in the groove-like in the inner pipe wall recesses 21, in which the condensed (liquid) sodium by capillary action from flowing back. Instead of the groove-like depressions 21 , a cannula 22 according to FIG. 5E (cannula shown enlarged) can also be used, which has the same effect.

Die Fig. 5F zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmeleitrohrs, das schräg oder senkrecht eingebaut ist. Ein derartige Anordnung nutzt die Gravitationskraft, um den Rücktransport des Arbeitsfluides zu bewirken. Daher sind keine Vorrichtungen 20 bis 22 erforderlich, um die Rückfüh­ rung des Natriums zu bewirken. Fig. 5F shows a further embodiment of a heat pipe that obliquely or is installed vertically. Such an arrangement uses the gravitational force to bring the working fluid back. Therefore, devices 20 to 22 are not required to cause the sodium to be recycled.

Es ist klar, daß bei der Vielzahl von möglichen Varianten, Kombinationen und Bauformen der einzelnen Komponenten der Erfindung nicht alle dieser Varianten explizit beschrieben werden konnten. Jedoch fallen auch alle dieser nicht explizit beschriebenen Varianten unter den Schutzbereich der anliegenden Patentansprüche.It is clear that with the multitude of possible variants, combinations and designs of the individual components of the invention, not all of them  Variants could be described explicitly. However, everyone falls of these variants not explicitly described under the scope of protection of the attached claims.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

• - eine Biomasse-Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen der Biomasse (13),
• - ein Wirbelschicht-Vergasungsbett (2) in eine Vergasungsvorrichtung (1)
• - eine unterhalb der Oberfläche des Wirbelschicht-Vergasungsbetts (2) an­ geordnete Dampf- und/oder Gaszuführung (16),
• - eine Ableitung zum Ableiten des Brenngases,
• - Wärmeleitrohre (5) mit je einem Wärmeaufnahmeabschnitt (5a) und ei­ nem Wärmeabgabeabschnitt (5b), wobei
• - die Wärmeaufnahmeabschnitte (5a) mit einer Wärmequelle (4, 20) ther­ misch gekoppelt sind und
• - die Wärmeabgabeabschnitte (5b) in dem Wirbelschicht-Vergasungsbett (2) angeordnet sind.

1. Device for generating fuel gas by allothermic gasification of biomass, the device having the following features:

• - a biomass feed device ( 12 ) for feeding the biomass ( 13 ),
• - A fluidized bed gasification bed ( 2 ) in a gasification device ( 1 )
• - one below the surface of the fluidized bed gasification bed ( 2 ) to ordered steam and / or gas supply ( 16 ),
• a discharge line for discharging the fuel gas,
• - Heat pipes ( 5 ), each with a heat absorption section ( 5 a) and egg nem heat dissipation section ( 5 b), wherein
• - The heat absorption sections ( 5 a) with a heat source ( 4 , 20 ) are thermally coupled and
• - The heat release sections ( 5 b) are arranged in the fluidized bed gasification bed ( 2 ).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmequelle (4, 20) eine Verbrennungsvorrichtung (3) mit einem Wirbelschichtbett (4) ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the heat source ( 4 , 20 ) is a combustion device ( 3 ) with a fluidized bed ( 4 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ brennungsvorrichtung (3) mit dem Wirbelschichtbett (4) für die Verbren­ nung von Biomasse dimensioniert ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the Ver combustion device ( 3 ) with the fluidized bed ( 4 ) is dimensioned for the combustion of biomass. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmequelle (3, 20) ein Heißgaserzeuger (20) ist. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat source ( 3 , 20 ) is a hot gas generator ( 20 ). 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vergasungsvorrichtung (1) ein druckaufgeladener Vergaser ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gasification device ( 1 ) is a pressure-charged carburetor. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmeabgabeabschnitte (5b) so dimensioniert und im Wirbelschicht-Vergasungsbett (2) angeordnet sind, um aufsteigende Gas- oder Dampfblasen zu dispergieren.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat dissipation sections ( 5 b) are dimensioned and arranged in the fluidized bed gasification bed ( 2 ) to disperse rising gas or vapor bubbles. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Vergasungsvorrichtung (1) zusätzlich elektrische Heizvorrichtungen angeordnet sind, die bei Bedarf zuschaltbar sind, um den Anheizprozeß zu unterstützen oder den Vergasungsprozeß zu steuern.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the gasification device ( 1 ) in addition electrical heating devices are arranged, which can be switched on as needed to support the heating process or to control the gasification process.